(57)【要約】【課題】ＥＧＲパイプの端部から還流するＥＧＲガスを効率よく吸気に混合する。【解決手段】ディーゼルエンジンの吸気管は、ディーゼルエンジン１１の排気通路１３ａからエンジン１１の運転条件に応じて所定量のＥＧＲガスを還流させるＥＧＲパイプ２１の端部が外面に接続された外管３１と、ＥＧＲパイプ２１の端縁を内側から覆うように外管３１に挿入された内管３２とを備える。内管３２は上流側端縁が外管３１の内面に密着するように挿入され、内管３２のＥＧＲパイプ２１の端縁に臨む部分から下流側に外管３１内面との間に隙間を生じさせるように内側に膨出する膨出部３２ａが連続して形成され、膨出部３２ａは外管３１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成される。膨出部３２ａの下流側に複数のガス孔３２ｂが穿設され、膨出部３２ａは下流側の内端部が外管３１の略中央に達するよう形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン(11)の排気通路(13a)から前記エンジン(11)の運転条件に応じて所定量のＥＧＲガスを還流させるＥＧＲパイプ(21)の端部が外面に接続された外管(31,41,51)と、前記ＥＧＲパイプ(21)の端縁を内側から覆うように前記外管(31,41,51)に挿入された内管(32,42,52)とを備えるディーゼルエンジンの吸気管であって、
前記内管(32,42,52)は上流側端縁が前記外管(31,41,51)の内面に密着するように挿入され、
前記内管(32,42,52)の前記ＥＧＲパイプ(21)の端縁に臨む部分から下流側に前記外管(31,41,51)内面との間に隙間を生じさせるように内側に膨出する膨出部(32a,42a,52a)が連続して形成され、
前記膨出部(32a,42a,52a)は前記外管(31,41,51)との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成された
ことを特徴とするディーゼルエンジンの吸気管。
【請求項２】
膨出部(32a)の下流側に複数のガス孔(32b)が穿設された請求項１記載のディーゼルエンジンの吸気管。
【請求項３】
膨出部(32a)は下流側の内端部が外管(31)の略中央に達するよう形成された請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの吸気管。
【請求項４】
膨出部(42a)は下流側に向かって螺旋を描くように形成された請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの吸気管。
【請求項５】
膨出部(52a)は下流側に向かって外管との隙間を二分するように形成された請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの吸気管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの一部（ＥＧＲガス）を吸気通路に還流させて再循環させる装置を備えたディーゼルエンジンの吸気管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気通路から所定量のＥＧＲガスをエンジンの吸気通路にＥＧＲパイプを通って還流させるディーゼルエンジンの排ガス再循環装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このディーゼルエンジンの排ガス再循環装置では、環流するＥＧＲガスにより燃焼温度の上昇を抑えることができ、これにより有害物質であるＮＯｘの生成量を抑制することができるものとしている。一方、このようなディーゼルエンジンには、その出力を上昇させるためにターボ過給機が設けられる。このターボ過給機は、エンジンの排ガスのエネルギにより回転可能なタービンホイールと、そのタービンホイールに連結されかつ吸気を圧縮可能なコンプレッサホイールとを有し、コンプレッサホイールで圧縮された吸気をエンジンに供給することによりエンジンの出力を上昇させている。
【特許文献１】特開平１１−１２５１４９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このようなディーゼルエンジンでは、ターボ過給機により吸気通路における吸気が加圧されるため、その吸気通路における吸気圧が排気通路における排気圧より高くなる場合も生じうる。そして、吸気通路における吸気圧が排気通路における排気圧より高い場合には、ＥＧＲパイプを開放してもＥＧＲガスが排気通路から吸気通路へ還流することができない不具合があった。また、ＥＧＲガスを排気通路から吸気通路へ還流させることができたとしても、ＥＧＲパイプの端部が吸気マニホルド近傍の吸気管に接続されると、ＥＧＲガスを吸気に十分に混合させることが困難になり、ディーゼルエンジンの気筒間におけるＥＧＲガスの混合度合いにばらつきを生じさせ、ＮＯｘの生成量を十分に抑制することが困難になる不具合もあった。
本発明の目的は、ＥＧＲパイプの端部から還流するＥＧＲガスを効率よく吸気に混合し得るディーゼルエンジンの吸気管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る発明は、図１及び図３に示すように、ディーゼルエンジン１１の排気通路１３ａからエンジン１１の運転条件に応じて所定量のＥＧＲガスを還流させるＥＧＲパイプ２１の端部が外面に接続された外管３１と、ＥＧＲパイプ２１の端縁を内側から覆うように外管３１に挿入された内管３２とを備えるディーゼルエンジンの吸気管の改良である。
その特徴ある構成は、内管３２は上流側端縁が外管３１の内面に密着するように挿入され、内管３２のＥＧＲパイプ２１の端縁に臨む部分から下流側に外管３１内面との間に隙間を生じさせるように内側に膨出する膨出部３２ａが連続して形成され、膨出部３２ａは外管３１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成されたところにある。
【０００５】
この請求項１に記載されたディーゼルエンジンの吸気管では、ＥＧＲパイプ２１の端部からＥＧＲガスが内管３２に形成された膨出部３２ａに導かれ、そのＥＧＲガスはＥＧＲパイプ２１の端縁に臨む部分から下流側に向かってその膨出部３２ａと外管３１との間の隙間を流れる。この膨出部３２ａは外管３１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成されているので、膨出部３２ａ外部の内管３２の内部を流通する吸気が中心付近で絞られることで流速が増し、静圧が下がる。よって、管壁から直接ＥＧＲガスを導入する場合に比べてこのＥＧＲガスは膨出部３２ａ外部を流通する吸気に吸引されやすくなりその吸気に混合される。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、膨出部３２ａの下流側に複数のガス孔３２ｂが穿設された請求項１記載のディーゼルエンジンの吸気管である。
この請求項２に記載されたディーゼルエンジンの吸気管では、膨出部３２ａの下流側に複数のガス孔３２ｂを穿設したので、吸気の一部はこのガス孔３２ｂを通過して膨出部３２ａと外管３１との間の隙間に流れ込んでＥＧＲガスを攪拌し、ＥＧＲガスが吸気に吸引された状態でその吸気に十分に混合される。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、膨出部３２ａは下流側の内端部が外管３１の略中央に達するよう形成された請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの吸気管である。
この請求項３に記載されたディーゼルエンジンの吸気管では、膨出部３２ａの下流側端部における内端部が外管３１の略中央に達するよう形成したので、ＥＧＲガスを最も流速の速い中央部分に案内してその流速の早さにより十分に吸気に混合させることができる。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、図４に示すように、膨出部４２ａは下流側に向かって螺旋を描くように形成されたディーゼルエンジンの吸気管である。
この請求項４に記載されたディーゼルエンジンの吸気管では、膨出部の下流側端部から吸気中に放出された状態でＥＧＲガスが吸気に螺旋流を与え、その螺旋流によりＥＧＲガスを十分に吸気に混合させることができる。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、図６に示すように、膨出部５２ａは下流側に向かって外管との隙間を二分するように形成されたディーゼルエンジンの吸気管である。
この請求項５に記載されたディーゼルエンジンの吸気管では、下流側に向かって外管５１との隙間を二分するように膨出部５２ａを形成するので、二分された状態で膨出部５２ａの下流側端部から吸気中に放出されるＥＧＲガスは吸気に乱流を与え、その乱流によりＥＧＲガスを十分に吸気に混合させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のディーゼルエンジンの吸気管では、内管の上流側端縁が外管の内面に密着するように内管を外管に挿入し、内管のＥＧＲパイプの端縁に臨む部分から下流側に外管内面との間に隙間を生じさせるように内側に膨出する膨出部を連続して形成したので、ＥＧＲパイプの端部からＥＧＲガスが内管に形成された膨出部に導かれ、そのＥＧＲガスはＥＧＲパイプの端縁に臨む部分から下流側に向かってその膨出部と外管との間の隙間を流れる。この膨出部は外管との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成したので、膨出部外部の内管の内部を流通する吸気が中心付近で絞られることで流速が増し、静圧が下がる。よって、管壁から直接ＥＧＲガスを導入する場合に比べてこのＥＧＲガスは膨出部外部を流通する吸気に吸引されやすくなりその吸気に混合させることができる。特に、膨出部の下流側に複数のガス孔を穿設すれば、吸気の一部を膨出部と外管との間の隙間に流れ込ませてＥＧＲガスを攪拌させることができ、ＥＧＲガスが吸気に吸引された状態でその吸気に十分に混合させることができる。
【００１１】
また、膨出部の下流側の内端部が外管の略中央に達するよう形成すれば、ＥＧＲガスを最も流速の速い中央部分に案内してその流速の早さにより十分に吸気に混合させることができ、膨出部を下流側に向かって螺旋を描くように形成すれば、膨出部の下流側端部から吸気中に放出された状態でＥＧＲガスが吸気に螺旋流を与え、その螺旋流によりＥＧＲガスを十分に吸気に混合させることができる。更に、膨出部が下流側に向かって外管との隙間を二分するように形成すれば、二分された状態で膨出部の下流側端部から吸気中に放出されるＥＧＲガスは吸気に乱流を与え、その乱流によりＥＧＲガスを十分に吸気に混合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図３に示すように、ディーゼルエンジン１１にはターボ過給機１２が設けられ、このディーゼルエンジン１１の排気通路１３から所定量のＥＧＲガス（排ガスの一部）をＥＧＲパイプ２１を通してエンジン１１の吸気通路１４へ還流させるように構成される。ターボ過給機１２は、タービンケース１２ａに回転可能に収容されかつエンジン１１の排ガスのエネルギにより回転可能なタービンホイール（図示せず）と、コンプレッサケース１２ｂに回転可能に収容され、タービンホイールと連結され、かつ吸気を圧縮してエンジン１１に供給可能なコンプレッサホイール（図示せず）とを有する。またＥＧＲパイプ２１には、このＥＧＲパイプ２１を流れるＥＧＲガスをエンジン１１の冷却水により冷却可能なＥＧＲクーラ１６が設けられる。なお、上記エンジン１１の冷却水は図示しないラジエータにより冷却されてその温度が低下するように構成される。
【００１３】
更に排気通路１３はエンジン１１の排気ポートに接続された排気マニホルド１３ａと、この排気マニホルド１３ａに接続された排気管１３ｂとを有し、タービンケース１２ａは排気マニホルド１３ａと排気管１３ｂの間に設けられる。排気管１３ｂには上流側から還元触媒１７、排ガスに含まれるパティキュレートのうちの燃料未燃分や潤滑油未燃分であるＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）を酸化処理する酸化触媒１８及び排気音を低減するマフラ１９がこの順序で設けられる。一方、吸気通路１４はエンジン１１の吸気ポートに接続された吸気マニホルド１４ａと、この吸気マニホルド１４ａに接続された第１吸気管１４ｂと、この第１吸気管１４ｂの上流側に接続された第２吸気管１４ｃを有し、第２吸気管１４ｃには吸気に含まれる塵埃を除去するエアクリーナ２０が設けられる。
【００１４】
ターボ過給機１２のコンプレッサケース１２ｂとエンジン１１との間の第２吸気管１４ｃには、コンプレッサホイールにより圧縮された吸気をエンジン１１の冷却水により冷却するインタクーラ１４ｄが設けられる。ＥＧＲパイプ２１の一端は排気マニホルド１３ａに接続され、ＥＧＲパイプ２１の他端は第１吸気管１４ｂに接続される。ＥＧＲパイプ２１に設けられたＥＧＲクーラ１６はＥＧＲパイプ２１を流れるＥＧＲガスをエンジン１１の冷却水により冷却するように構成される。
【００１５】
ＥＧＲパイプ２１にはこのＥＧＲパイプ２１を流れるＥＧＲガス流量をエンジン１１の運転条件に応じて調整可能なＥＧＲ弁２３ａが設けられる。このエンジン１１の運転条件は、エンジン１１の回転速度を検出する回転センサ２４と、エンジン１１の負荷を検出する負荷センサ２６とにより検出される。この回転センサ２４及び負荷センサ２６の各検出出力はコントローラ２７の制御入力に接続され、コントローラ２７の制御出力はＥＧＲ弁２３ａに接続される。またコントローラ２７にはメモリ２８が設けられ、このメモリ２８にはエンジン１１の運転条件に応じたＥＧＲ弁２３ａの開度を調整することによりエンジン１１に還流されるＥＧＲガスの目標ＥＧＲ率が記憶される。
【００１６】
本発明は、ＥＧＲパイプ２１の端部が接続される第１吸気管１４ｂであって、図１及び図２に示すように、この吸気管１４ｂは、ＥＧＲパイプ２１が外面に接続された外管３１と、ＥＧＲパイプ２１の端縁を内側から覆うように外管３１に挿入された内管３２とを備える。この内管３２は上流側端縁が外管３１の内面に密着するように挿入され、内管３２のＥＧＲパイプ２１の端縁に臨む部分から下流側に外管３１内面との間に隙間を生じさせるように内側に膨出する膨出部３２ａが連続して形成される。この実施の形態における膨出部３２ａは、外管３１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成され、かつ下流側端部における内端部が外管３１の略中央に達するよう形成される。そして膨出部３２ａの下流側には複数のガス孔３２ｂが穿設される。
【００１７】
次に、このように構成された吸気管１４ｂの動作を説明する。
回転センサ２４及び負荷センサ２６の各検出出力に基づいて、コントローラ２７はエンジン１１の運転条件を把握し、メモリ２８に記憶された目標ＥＧＲ率に沿うようにＥＧＲ弁２３ａの開度を調整する。一方、コントローラ２７は吸気圧センサ３３及び排気圧センサ３４の各検出出力からＥＧＲパイプ２１を通るＥＧＲガスの環流条件を検出する。そして、そのコントローラ２７は吸気圧センサ３３及び排気圧センサ３４の各検出出力に基づいてＥＧＲ弁２３ａを開放調整して排気通路１３から所定量のＥＧＲガスをＥＧＲパイプ２１を介して第１吸気管１４ｂに還流させる。
【００１８】
吸気管１４ｂでは、ＥＧＲパイプ２１の端部からＥＧＲガスが内管３２に形成された膨出部３２ａに導かれ、そのＥＧＲガスはＥＧＲパイプ２１の端縁に臨む部分から下流側に向かってその膨出部３２ａと外管３１との間の隙間を流れる。この膨出部３２ａは外管３１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成されているので、そのＥＧＲガスの流速は遅くなり、膨出部３２ａ外部の内管３２の内部を流通する吸気に対して負圧となる。よって、このＥＧＲガスは膨出部３２ａ外部を流通する吸気に吸引されてその吸気に混合される。特にこの実施の形態では、下流側端部における内端部が外管３１の略中央に達するよう形成したので、ＥＧＲガスを最も流速の速い中央部分に案内してその流速の早さにより十分に吸気に混合させることができる。また、膨出部３２ａの下流側に複数のガス孔３２ｂを穿設したので、吸気の一部はこのガス孔３２ｂを通過して膨出部３２ａと外管３１との間の隙間に流れ込んでＥＧＲガスを攪拌し、吸気に吸引された状態で十分に混合される。よって、ディーゼルエンジン１１の気筒間におけるＥＧＲガスの混合度合いにばらつきを生じさせることはなく、ＮＯｘの生成量を十分に抑制することが可能になる。
【００１９】
図４及び図５の本発明の別の実施の形態を示す。図面中上述した実施の形態と同一の符号は同一の部品を示し繰り返しての説明を省略する。
この別の実施の形態における吸気管１４ｂは、その内管４２に形成された膨出部４２ａが外管４１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成され、この膨出部４２ａは下流側に向かって螺旋を描くように形成される。
このように構成された吸気管１４ｂでは、ＥＧＲパイプ２１の端部から内管４２に形成された膨出部４２ａに導かれ、ＥＧＲパイプ２１の端縁に臨む部分から下流側に向かってその膨出部４２ａと外管４１との間の隙間を流れる。この膨出部４２ａは下流側に向かって螺旋を描くように形成されているので、膨出部の下流側端部から吸気中に放出された状態でその吸気に螺旋流を与え、その螺旋流によりＥＧＲガスを十分に吸気に混合させることができる。よって、ディーゼルエンジン１１の気筒間におけるＥＧＲガスの混合度合いにばらつきを生じさせることはなく、ＮＯｘの生成量を十分に抑制することが可能になる。
【００２０】
図６及び図７の本発明の更に別の実施の形態を示す。図面中上述した実施の形態と同一の符号は同一の部品を示し繰り返しての説明を省略する。
この別の実施の形態における吸気管１４ｂは、その内管５２に形成された膨出部５２ａが外管５１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成され、この膨出部５２ａは下流側に向かって外管５１との隙間を二分するように形成される。
このように構成された吸気管１４ｂでは、ＥＧＲパイプ２１の端部から内管５２に形成された膨出部５２ａに導かれ、ＥＧＲパイプ２１の端縁に臨む部分から下流側に向かってその膨出部５２ａと外管５１との間の隙間を流れる。この膨出部５２ａは下流側に向かって外管５１との隙間を二分するように形成されているので、二分された状態で膨出部５２ａの下流側端部から吸気中に放出される。二分された状態で吸気中に放出されたＥＧＲガスはその吸気に乱流を与え、その乱流によりＥＧＲガスを十分に吸気に混合させることができる。よって、ディーゼルエンジン１１の気筒間におけるＥＧＲガスの混合度合いにばらつきを生じさせることはなく、ＮＯｘの生成量を十分に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のディーゼルエンジンの吸気管の斜視図である。
【図２】その吸気管の下流側端面を示す正面図である。
【図３】その吸気管が設けられた排ガス再循環装を有するエンジンの構成を示す図である。
【図４】本発明の別のディーゼルエンジンの吸気管の斜視図である。
【図５】その別の吸気管の下流側端面を示す正面図である。
【図６】本発明の更に別のディーゼルエンジンの吸気管の斜視図である。
【図７】その更に別の吸気管の下流側端面を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１  ディーゼルエンジン
１３ａ  排気マニホルド（排気通路）
２１  ＥＧＲパイプ
３１，４１，５１  外管
３２，４２，５２  内管
３２ａ，４２ａ，５２ａ  膨出部
３２ｂ  ガス孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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